[发明专利]刮刀控制方法及装置

说明书

本发明属于增材制造技术领域，涉及一种刮刀控制方法及装置，该方法包括以下步骤：1)获取刮刀在运动过程中的实时作用力F；2)将实时作用力F进行滤波处理；3)将滤波处理后的实时作用力F与理想状态下刮刀作用力F1相比较；4)根据比较结果，由PID控制器通过驱动器驱动电机旋转，电机通过传动系统驱动附带有刮刀的刮刀架做增减速运动，直至铺粉完成。本发明提供了一种可控制刮刀的运行速度、可提高成形效率以及避免刮刀损坏零件的刮刀控制方法及装置。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，涉及一种刮刀控制方法及装置，尤其涉及一种用于增材制造设备的刮刀控制方法及装置。

背景技术

增材制造技术是基于三维CAD模型数据，通过增加材料逐层制造的方式，以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成形系统，利用高能束将材料进行逐层堆积，最终叠加成形，制造出实体产品。

激光选区熔化SLM是金属件直接成型的一种方法，是增材制造技术的最新发展。该技术基于快速成型的最基本思想，即逐层熔覆的“增量”制造方式，根据三维CAD模型直接成型有特定几何形状的零件，成型过程中金属粉末完全熔化，产生冶金结合。采用传统的机加工手段无法制造出来的形状结构复杂的金属零件，是激光快速成型技术应用的主要方向之一。

在采用现有技术的设备中，设备以固定的层厚逐层堆叠粉末是通过刮刀装置实现，刮刀以恒定速度水平运动以实现铺粉，然而金属粉末受到激光等热源熔融后表面高度会出现微小凸起，这些凸起凝固后在下一次铺粉过程中因为与刮刀发生剐蹭产生作用力，作用力太大，速度过高时会出现成形面损毁的问题，若为了避免速度过高损坏零件，全程降低刮刀速度会降低成形效率。

在采用现有技术的设备中，控制系统无法直接采集到刮刀和成形面的作用力，无法实现全闭环控制，不便于为设备的预测性维护和工艺参数优化提供直接的作用力参考数据。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种可控制刮刀的运行速度、可提高成形效率以及避免刮刀损坏零件的刮刀控制方法及装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种刮刀控制方法，其特征在于：所述刮刀控制方法包括以下步骤：

1)获取刮刀在运动过程中的实时作用力F；

2)将实时作用力F进行滤波处理；

3)将滤波处理后的实时作用力F与理想状态下刮刀作用力F1相比较；

4)根据比较结果，由PID控制器通过驱动器驱动电机旋转，电机通过传动系统驱动附带有刮刀的刮刀架做增减速运动，直至铺粉完成。

上述步骤1)中获取方式是通过力传感器获取、通过压电陶瓷获取或者通过力传感器以及压电陶瓷协同作用的方式获取。

上述获取方式是通过力传感器获取时，所述力传感器设置在刮刀架支撑座和刮刀架之间。

上述获取方式是通过压电陶瓷获取时，所述压电陶瓷设置在刮刀和刮刀架之间。

上述获取方式是通过力传感器以及压电陶瓷协同作用的方式获取时，所述力传感器设置在刮刀架支撑座和刮刀架之间，所述压电陶瓷设置在刮刀和刮刀架之间。

上述步骤4)具体是：根据比较结果，当F＞F1时，由PID控制器通过驱动器驱动电机旋转，促使电机减小输出力矩，电机通过传动系统驱动附带有刮刀的刮刀架做减速运动，直至铺粉完成；

当F＜F1时，通过PID控制器通过驱动器驱动电机旋转，促使电机增大输出力矩，电机通过传动系统驱动附带有刮刀的刮刀架做增速运动，直至铺粉完成。